حمایت بنیاد ملی علم از تولید فوتون منفرد با نانولوله‌کربنی

محققان دانشگاه مریلند با دریافت حمایت مالی یک میلیون دلاری از بنیاد ملی علم به‌دنبال ارائه‌ی روشی برای ایجاد فوتون منفرد در دمای اتاق روی نانولوله کربنی نیمه‌هادی هستند. این پروژه می‌تواند منجر به همگرایی ادوات فتونیک و مدارهای الکترونیک شود. این حمایت مالی بخشی از پروژه‌ای است که بنیاد ملی علم با بودجه‌ی 31 میلیون دلاری از آن حمایت می‌کند؛ پروژه‌ای که به‌دنبال تحقیقات در حوزه‌ی کوانتوم برای توسعه‌ی فناوری‌های جدید است. این پروژه‌ی دانشگاه مریلند با عنوان « Integrated Circuits of Single-Photon Sources from Organic Color-Centers » تعریف شده تا دانشمندان را ترغیب کند که به حوزه‌ی تحقیقات کوانتومی وارد شوند.

یوهوانگ از محققان این پروژه می‌گوید: « منبع تک فوتون یک عنصر بنیادی در علم اطلاعات کوانتومی است. با این حال به سختی می‌توان فوتون منفرد با کارایی بالا تولید کرد. اگر در این پروژه بتوانیم منبعی برای تولید فوتون منفرد بسازیم، می‌توان ادوات حالت جامد را به‌صورت مستقیم به سامانه‌ی پردازش اطلاعات کوانتومی فتونیکی پیوند زد.» این حمایت مالی به مدت 4 سال تحقیقات این گروه را پشتیبانی می‌کند و قرار است محققان IBM و آزمایشگاه ملی لوس‌آلموس نیز در این پروژه مشارکت کنند.

پژوهشگران قصد دارند تا با استفاده از نقص‌های بلوری موسوم به مراکز رنگ، اقدام به ایجاد فوتون منفرد کنند. این نقص‌ها به‌صورت طبیعی وجود دارند و می‌توانند منبع تولید فوتون باشند، اما کارایی آن‌ها اندک است. برای حل این مشکل محققان نانولوله کربنی را به‌گونه‌ای مهندسی می‌کنند که مراکز رنگ جدیدی روی آن ایجاد شود. امکان کنترل این مراکز با دقت مولکولی و به‌صورت شیمیایی فراهم خواهد بود.

محققان معتقداند که درصورت تحقق اهداف این پروژه، نانولوله ‌کربنی منبع تولید فوتون‌های منفرد شده و در نتیجه از آن می‌توان به‌عنوان آزمایشگاه اتمی و رومیزی استفاده کرد. بنیاد ملی علم قصد دارد تا با پشتیبانی از این پروژه‌ها، درک دانشمندان را از تحقیقات کوانتومی بهبود داده و از این دانش برای مقاصد مختلف استفاده کند.